[发明专利]面向无线传输环境的IEEE1588协议优化系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通信领域中时间同步技术，尤其涉及一种面向无线传输环境的IEEE1588协议优化系统及其方法。

背景技术

随着网络通信技术的发展，分布式系统中的时钟同步的作用越来越重要。目前，为实现高精度的分布式时钟的同步，公知的且比较有效的方法是通过IEEE1588同步协议来实现以太网络中的时钟同步。IEEE1588全称是“网络测量和控制系统的精密时钟同步协议标准”，它既使用软件，又同时使用硬件和软件配合，从而获得更精确的定时同步。该协议可用于所有支持组播功能的网络，比如：以太网络。以太网具有广泛应用，通信速率高和成本低廉等优势，但是由于以太网采CSMA/CD的访问机制，所以具有通信延迟不确定的特点，这使得以太网成为时钟同步领域应用的一个障碍。IEEE1588的主要原理是通过一个主时钟周期性的发送时间同步信号，从而对网络中多个节点的时钟进行周期性地同步，其同步精度可远远高于NTP的同步精度。

一套IEEE1588系统由许多设备(节点)组成，每个设备都有自己的时钟系统，时钟之间通过网络相连，通过周期性地发布带有时间戳的信息包，使各个节点的时钟得到同步。

按照工作原理可以将IEEE1588的时钟分为两类：普通时钟(Ordinary Clock)和边界时钟(Boundary Clock)。只有一个PTP通信端口的时钟是普通时钟，有大于一个PTP通信端口的时钟是边界时钟，每个PTP端口提供独立的PTP通信。按照通信关系又可将时钟分为主时钟和从时钟，理论上任何时钟都能实现主时钟和从时钟的功能，但一个PTP子网内只能有一个主时钟。主时钟担任时间发布者的角色，从时钟担任时间接收者的角色。

PTP采用主从(Master-Slave)模式，主要定义了四种多点传送的时钟报文类型：同步报文Sync、跟随报文FollowUp、延迟请求报文DelayReq和延迟请求响应报文DelayResp。

在进行时钟同步时，首先对子网中所有时钟应用最佳主时钟算法(BMC，Best Master Clock)确定子网中的主时钟。整个系统中的最优时钟为最高级时钟(GMC，Grandmaster Clock)，它应当有着最好的稳定性、精确性、确定性等，是整个同步网络的时间源。

PTP同步过程一般可分为两个阶段：偏移测量阶段和延迟测量阶段。

第一阶段：偏移测量阶段，修正主时钟和从时钟之间的时间偏差。主时钟周期性(一般为2s)地给从时钟发送Sync报文，这个同步报文包括该报文离开主时钟的时间估计值。主时钟随后发送FollowUp报文，该报文携带发送Sync报文的准确时刻t₁。从时钟在收到Sync报文后记下报文的精确到达时间t₂。根据t₁和t₂可计算出主时钟和从时钟之间的时间偏差(offset)，由于此时对同步报文的传输延时(delay)未知，先假设其为零；

第二阶段：延迟测量阶段，从时钟向主时钟发送一个延迟请求DelayReq报文，同时记录该报文的实际发送时间t₃。主时钟记录延迟请求报文到达的准确时间t₄，然后在延迟请求响应报文DelayResp中把t₄送回到从时钟。根据t₃和t₄可计算出报文的传输延时delay，再次对本地时钟进行调整。延迟测量是不规则进行的，其测量间隔时间为4-60s之间的随机值，这样可以使网络的负荷不会太大。

假设报文由主时钟到从时钟所用的时间与报文由从时钟到主时钟所用的时间相同，则

t₂＝t₁+offset+delay

t₄＝t₃-offset+delay

从以上两式计算出主从时钟之间的delay和offset，并根据此调整从设备的本地时钟，完成一次时间同步。